Bremsscheibe für Scheibenbremsen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe für Scheibenbrem­sen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen ein aus einem Gußwerkstoff bestehender Scheibenkranz (3) auf einem ebenfalls aus einem Gußwerkstoff bestehenden Innentopf (2) befestigt ist. Dabei sind die Teile des Innentopfes (2), die den Scheibenkranz (3) tragen, so ausgebildet, daß sie infol­ge von Wärmedehnungen eine radial elastische Bewegung aus­führen können. Um eine einfacher herzustellende Bremsscheibe zu schaffen, die der unterschiedlichen Beanspruchung des Innentopfes und des Scheibenkranzes besser entspricht und die darüberhinaus eine Entkopplung hinsichtlich unterschied­licher Dehnungskoeffizienten bietet ist vorgesehen, am Innentopf (2) einen Tragring (7) mit radialen Vertie­fungen (10) anzuordnen, in die Teile des Scheibenkranzes (3) begrenzt radial verschiebbar eingreifen, jedoch in Dreh­momentrichtung formschlüssig gelagert sind. Der Innen­topf (2) besteht aus einem Material mit höherer Zugfestig­keit als das Material des Scheibenkranzes (3) und der Scheibenkranz ist mittels Verbundgießen auf dem Innentopf befestigt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsscheibe für Schei­benbremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der im Oberbe­griff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

[0002] Eine solche Bremsscheibe ist beispielsweise aus der DE-PS 25 57 649 bekannt. Bei dieser bekannten Bremsscheibe sind der Innentopf und die Reibscheibe als separate Gußteile her­gestellt. Die Bremsscheibe wird auf dem Innentopf von einer Vielzahl von Rippen getragen, die in entsprechende Vertie­fungen des Innentopfes eingelassen sind und auf deren radial außen liegenden Enden die Reibscheibe formschlüssig befe­stigt ist. Damit die Rippen nicht einzeln eingesetzt werden müssen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Rippen unter­einander als Rippenkranz zu verbinden.

[0003] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brems­scheibe der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die der unter­schiedlichen Beanspruchung des Innentopfes und des Scheiben­kranzes besser entspricht, die auf einfache Weise herstell­bar ist, und die darüberhinaus eine Entkopplung hinsichtlich unterschiedlicher Dehnungskoeffizienten bietet.

[0004] Diese Aufgabe wird bei einer Bremsscheibe der genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Ansprüches 1 gelöst.

[0005] Die wesentlichen Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind darin zu sehen, daß der Innentopf, der selbst bei großer Einwirkung von mechanischer und thermischer Belastung form­stabil sein sollte, aus einem Material mit hoher Zugfestig­keit besteht. Demgegenüber ist der Scheibenkranz aus einem Material mit geringerer Zugfestigkeit hergestellt, da derar­tige Gußwerkstoffe mit geringerer Zugfestigkeit einen rela­tiv großen Anteil von freiem Graphit aufweisen und dadurch thermisch beständig gegen Brandrisse und Spannungen sind. Die geringere Festigkeit in dem Scheibenkranz wird durch die hohe Zugfestigkeit des Innentopfes, insbesondere durch die Herstellung im Verbundguß, wieder kompensiert. Die unter­schiedlichen Temperaturbeaufschlagungen von Scheibenkranz und Tragring sowie die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffi­zienten der Gußwerkstoffe führen nicht zu Materialspannungen im Verbindungsbereich, da eine begrenzte Verschiebbarkeit in radialer Richtung gegeben ist.

[0006] Durch Verbundgießen ist die Bremsscheibe auf einfache Weise herstellbar, denn der aus einem hochfesten Material gegosse­ne Innenteil wird für das Gießen der Scheibe auf einen ein­gelegten Kern gesteckt und dann wird die Form mit dem Mate­rial für den Scheibenkranz gefüllt, wobei das Material des Scheibenkranzes nicht nur in seitliche Bereiche des Tragrin­ges, sondern auch in die radialen Vertiefungen gelangt.

[0007] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegen­standes umfaßt die Bremsscheibe in an sich bekannter Weise zwei Reibringe, die über eine Vielzahl in axialer Richtung verlaufender Stege verbunden sind, wobei zumindest einige dieser Stege an ihrem radial innen liegenden Ende einen Ab­schnitt aufweisen, mit dem sie in die als Nuten ausgebilde­ten radialen Vertiefungen des Tragringes eingreifen. Ein solcher Scheibenkranz bietet die Möglichkeit, daß die ohne­hin vorhandenen Stege zur Drehmomentübertragung benutzt wer­den.

[0008] Damit beim Wechsel von Vorwärtsfahrt zu Rückwärtsfahrt und umgekehrt keine sogenannten Reversiergeräusche auftreten können, ist es zweckmäßig, daß die axial verlaufenden Flä­chen der Abschnitte an Wandteilen der Nuten in Drehmoment­richtung spielfrei anliegen und gegenüber diesen radial be­weglich gelagert sind. Auf diese Weise ist die radiale Be­weglichkeit garantiert, Klappergeräusche beim Reversieren der Fahrtrichtung infolge aneinanderschlagender Metallteile treten jedoch nicht auf.

[0009] Die Anzahl der Rippen, die in Vertiefungen des Tragringes eingreifen und somit an der Drehmomentübertragung beteiligt sind, kann nach den Erfordernissen, die an die Bremsscheibe gestellt werden, bestimmt sein. Eine Anzahl von zwanzig Rip­pen, die über den Kreisumfang gleichmäßig verteilt angeord­net sind, hat sich als günstig erwiesen. In weiterer Ausge­staltung ist zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen, die in den Tragring eingreifen, ein zusätzlicher Steg vorgese­hen, dessen radial inneres Ende außerhalb des Tragringes liegt. Durch diese zusätzlichen Stege wird zum einen die Festigkeit des Scheibenkranzes erhöht, darüberhinaus wirken diese Stege als zusätzliche Schaufeln zur Förderung von Kühlluft in den zwischen den Reibringen und Stegen gebilde­ten Kanälen.

[0010] Um die Freigängigkeit zum Ausgleich der unterschiedlichen Dehnung in radialer Richtung zu gewährleisten, ist es von Vorteil, daß die sich gegenüberliegenden Flächen des Schei­benkranzes und des Tragringes in radialer Richtung einen Ab­stand von ca. 3 mm aufweisen. Es ist außerdem zweckmäßig, den Scheibenkranz in axialer Richtung spielfrei auf dem Tragring zu fixieren, was auf einfache Weise dadurch er­reicht wird, daß die Mittel zur axialen Fixierung durch den Tragring seitlich flankierende Abschnitte der Stege des Scheibenkranzes gebildet sind.

[0011] Als besonders geeignetes Material für den Innentopf hat sich Grauguß mit einer Zugfestigkeit von mindestens 250 N/mm² (GG 25) oder Grauguß mit einer Zugfestigkeit von 300 N/mm² (GG 30) erwiesen. Für besonders hohe Beanspruchungen kann der Innentopf auch aus Grauguß mit Kugelgraphit mit einer Zugfestigkeit von mindestens 400 N/mm³ (GGG 40) bestehen. Der Innentopf besteht vorzugsweise aus einem Stahl geeigne­ter Qualität, der sich durch Tiefziehen, Fließdrücken oder ähnliche Verformungsvorgänge in die erforderliche Form über­führen läßt. Als Material für den Innentopf ist insbesondere Sinterstahl vorteilhaft, der in einem geeigneten pulverme­tallurgischen Verfahren geformt wird. Für den Scheibenkranz, der durch das Zusammenwirken mit den Reibbelägen insbesonde­re einer großen thermischen Belastung ausgesetzt ist, soll das Material ein Grauguß mit hohem Kohlenstoffanteil sein. Als Material für den Scheibenkranz wird daher Grauguß mit einer Zugfestigkeit von 100 oder 150 N/mm² (GG 10 oder GG 15) vorgeschlagen.

[0012] Die erfindungsgemäße Bremsscheibe für Scheibenbremsen ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen radialen Schnitt durch eine erste Ausfüh­rungsform der Bremsscheibe,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2.

[0013] In Fig. 1 ist eine Bremsscheibe 1 im radialen Schnitt darge­stellt, die aus einem Innentopf 2 und einem darauf befestig­ten Scheibenkranz 3 besteht. Der Scheibenkranz 3 umfaßt zwei Reibringe 4 und 5, die über eine Vielzahl von sich zwischen diesen erstreckenden Stegen 6 miteinander verbunden sind. Der Innentopf 2 weist an seinem Außenumfang einen Tragring 7 auf, der sich in den radial innen liegenden Bereich des Scheibenkranzes 3 zwischen den Reibringen 4 und 5 erstreckt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein radialer Abstand zwischen dem Tragring 7 und einer entsprechenden Ausnehmung 8 des Steges 6 vorhanden, durch den eine radiale Freigängig­keit zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnung von Innentopf 2 und Scheibenkranz 3 gewährleistet ist. Die Bewe­gungsrichtung bei Dehnung durch Wärmeeinwirkung ist mit den Pfeilen 9 angegeben.

[0014] Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß der Tragring 7 radiale Vertiefungen 10 in Form von sich in axialer Richtung erstreckender Nuten aufweist, in die die radial innen lie­genden Abschnitte 11 von Stegen 12 des Scheibenkranzes 3 eingreifen. Die radial innere Begrenzung der Abschnitte 11 ist vom Grund der Vertiefung 10 in einem bestimmten Abstand, beispielsweise 3 mm, angeordnet, durch den die radiale Frei­gängigkeit der beiden Teile zueinander gewährleistet ist. In Drehrichtung der Bremsscheibe 1 gesehen, liegen die inneren Abschnitte 11 der Stege 12 mit in axialer Richtung verlau­fenden Flächen 13 an Wandteilen 14 der Nuten bzw. Vertiefun­gen 10 spielfrei an. Zwischen jeweils zwei benachbarten Ste­gen 12 ist ein weiterer Steg 6 angeordnet, so daß zwischen den Stegen 6 und 12 eine Vielzahl von Kühlkanälen 15 zum Durchtritt von Luft gebildet sind. Ebenso wie die Stege 12 besitzen die Stege 6 einen radialen Abstand zur entsprechen­den Fläche des Tragringes 7. In Fig. 2 ist mit den Linien I-I, III-III und IV-IV die jeweilige Darstellung der Fig. 1, 3 und 4 angegeben.

[0015] Der Innentopf 2 wird mit dem an seinem Außenumfang vorgese­henen Tragring 7 als Gußteil hergestellt, wobei wegen der erforderlichen Festigkeit als Material ein Grauguß mit einer Zugfestigkeit von mindestens 250 N/mm² in Betracht kommt. Der Innentopf 2 wird in die Gußform für den Scheibenkranz 3 eingelegt, und es erfolgt im sogenannten Verbundgießverfah­ren das Gießen des Scheibenkranzes 3, wodurch Material des Scheibenkranzes in die radialen Vertiefungen 10 des Tragrin­ges 7 gelangt und somit der Tragring 7 und die Stege 12 des Scheibenkranzes 3 wie Zähne ineinandergreifen.

[0016] In Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Aus dieser Ansicht ist das untere Ende der radialen Vertiefung 10 sowie der inner­halb der Vertiefung 10 befindliche Abschnitt 11 des Steges 12 zu sehen. Im übrigen stimmen die verwendeten Bezugszei­chen mit denjenigen der entsprechenden Teile in Fig. 1 und Fig. 2 überein.

[0017] Fig. 4 zeigt eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 3, es ist dies jedoch der Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2. Aus dieser Darstellung wird deutlich, daß der Tragring 7 sich um ein beträchtliches Stück in den Zwischenraum zwischen den Reibringen 4 und 5 des Scheibenkranzes 3 erstreckt. Der Steg 6 hat eine Ausnehmung 8, durch die die radiale Freigängig­keit der beiden Teile zueinander gewährleistet ist. Seitlich neben dem Tragring 7 weist der Steg 6 flankierende Abschnit­te 16 auf, die seitlich an dem Tragring 7 anliegen und damit zu einer Fixierung in axialer Richtung führen. Im übrigen sind die Darstellung und die verwendeten Bezugszeichen gleich denjenigen zu den bereits beschriebenen Fig. 1 bis 3.

Ansprüche

1. Bremsscheibe für Scheibenbremsen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mindestens einen Reibring umfassenden und aus einem Gußwerkstoff bestehenden Scheibenkranz, der auf einem ebenfalls aus einem Guß­werkstoff bestehenden Innentopf befestigt ist, derart, daß der Scheibenkranz gegenüber dem Innentopf radial elastisch gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innentopf (2) einen Tragring (7) mit radialen Vertiefungen (10) aufweist, in die Teile des Scheibenkranzes (3) radial begrenzt ver­schiebbar und in Drehmomentrichtung formschlüssig ein­greifen, und daß der Innentopf (2) aus einem Material mit höherer Zugfestigkeit besteht als das Material des Scheibenkranzes (3) und der Scheibenkranz (3) mittels Verbundgießen auf dem Innentopf (2) befestigt ist.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkranz (3) zwei Reibringe (4, 5) umfaßt, die über eine Vielzahl in axia­ler Richtung verlaufender Stege (6, 12) verbunden sind, wobei zumindest einige dieser Stege (12) an ihrem radial innen liegenden Ende einen Abschnitt (11) aufweisen, mit dem sie in die als Nuten ausgebildeten radialen Vertie­fungen (10) des Tragringes (7) eingreifen.

3. Bremsscheibe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Flä­chen (13) der Abschnitte (11) an Wandteilen (14) der Nu­ten in Drehmomentrichtung spielfrei anliegen und gegen­über diesen radial beweglich gelagert sind.

4. Bremsscheibe nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß über den gesamten Kreisum­fang des Scheibenkranzes (3) gleichmäßig verteilt zwan­zig Stege (12) angeordnet sind und jeder dieser Stege (12) in eine dieser radialen Vertiefungen (10) des Trag­ringes (7) eingreift, wobei vorzugsweise zwischen je­weils zwei benachbarten Stegen (12), die in den Tragring (7) eingreifen, ein zusätzlicher Steg (6) vorgesehen ist, dessen radial inneres Ende außerhalb des Trag­ringes (7) liegt.

5. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Flächen des Scheibenkranzes (3) und des Tragringes (7) in radialer Richtung einen Abstand von ca. 3 mm aufwei­sen.

6. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkranz (3) Mittel zu seiner axialen Fixierung auf dem Tragring (7) auf­weist, wobei diese Mittel durch den Tragring (7) seit­lich flankierende Abschnitte (16) der Stege (6) gebildet sind.

7. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innentopf (2) aus einem Grauguß mit einer Zugfestigkeit von mindestens 250 N/mm² (GG 25), vorzugsweise Grauguß mit einer Zugfestigkeit von 300 N/mm² (GG 30) besteht.

8. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innentopf (2) aus einem Grauguß mit Kugelgraphit mit einer Zugfestigkeit von mindestens 400 N/mm² (GGG 40) besteht.

9. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innentopf (2) aus einem im pulvermetallurgischen Verfahren geformten Sinterstahl besteht.

10. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innentopf (2) aus einem durch Tiefziehen oder Fließdrücken verformten Stahl be­steht.

11. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkranz (3) aus einem Material mit hohem Kohlenstoffanteil besteht, vor­zugsweise aus Grauguß mit einer Zugfestigkeit von 100 oder 150 N/mm².

Zeichnung